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Technisches Gebiet
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Die
Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum automatischen Schmiermittelwechsel
und/oder zur automatischen Schmiermittelnachfüllung bei Brennstoffantrieben
sowie ein Verfahren zum automatischen Schmiermittelwechsel und/oder
zur automatischen Schmiermittelnachfüllung bei Brennstoffantrieben.
Vorrichtung und Verfahren kommen insbesondere bei stationären Brennstoffantrieben
wie beispielsweise Blockheizkraftwerken zum Einsatz.
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Stand der Technik
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Blockheizkraftwerke
zur Erzeugung von Strom und Wärmeenergie
sind im Stand der Technik bekannt. Die bekannten Blockheizkraftwerke
werden in unterschiedlichen Leistungsklassen ausgelegt, abhängig von
ihrem Einsatzzweck. In Vergangenheit wurden die Blockheizkraftwerke
für Privathaushalte regelmäßig als
Siedlungskraftwerke ausgelegt, welche genügend Wärme und Energie für mehrere
Häuser
oder Wohneinheiten bereitstellten. Derartige Blockheizkraftwerke
basieren auf verschiedenen Motorkonzepten, meist unter Verwendung
von fossilen oder pflanzlichen Brennstoffen wie Diesel, Pflanzenöl, Gas oder
Holz.
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Der
Betrieb der entsprechenden Blockheizkraftwerke hat sich aufgrund
der hohen Wartungskosten als nicht besonders rentabel erwiesen.
Man hat erkannt, dass Blockheizkraftwerke für kleinere Einheiten, insbesondere
für einzelne
Ein- oder Mehrfamilienhäuser,
rentabler sein können.
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Ein
Problem besteht jedoch darin, dass die ebenfalls auf der Verbrennung
verschiedener Brennstoffe basierenden Klein- oder Mini-Blockheizkraftwerke
wie sämtliche
Verbrennungsmotoren regelmäßigen Wartungen
unterzogen werden müssen,
damit diese einwandfrei laufen.
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Da
die Brennstoffantriebe meist gegeneinander bewegte Bauteile haben,
müssen
diese bekanntermaßen
zur Verminderung von Verschleiß geschmiert
werden. Die verwendeten Schmiermittel können jedoch nur eine bestimmte
Zeit eingesetzt werden, da deren Qualität und Schmierfähigkeit nachlässt. Des
Weiteren werden Schmiermittel häufig
beim Betrieb verbraucht, zum Beispiel mit verbrannt, sodass gelegentlich
die Notwendigkeit zum Nachfüllen
besteht.
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Insbesondere
hat sich bei Blockheizkraftwerken gezeigt, dass ein Schmiermittelwechsel
nach etwa 500 Betriebsstunden vorgenommen werden muss. Übliche jährliche
Betriebszeiten von Blockheizkraftwerken liegen jedoch bei 4000–5000 Stunden,
sodass im Schnitt etwa alle 1 bis 1,5 Monate ein vollständiger Schmiermittelwechsel
erforderlich ist. Insbesondere bei Mini-Blockheizkraftwerken, wie
sie in Ein- und Mehrfamilienhäusern
verwendet werden, ist dieser Wartungsaufwand jedoch zu hoch. Es
zeigt sich, dass maximal eine jährliche
Wartung vom Verbraucher akzeptiert wird.
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Maßnahmen
zur Verlängerung
der Wartungszyklen durch Optimierung der Reibpartnern oder der Schmiermittel
werden seit langer Zeit mit großem
Aufwand und mit vergleichsweise geringen Erfolgen betrieben.
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Aufgabe
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Aufgabe
der Erfindung ist es damit, ein Verfahren und eine Vorrichtung der
eingangs genannten Art dahingehend weiterzubilden, dass die Wartungszyklen
verlängert
werden, ohne dass konstruktive Maßnahmen an den Reibpartnern
der Brennstoffantriebe oder am Schmiermittel notwendig werden.
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Darstellung der Erfindung
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Die
Aufgabe wird gelöst
durch eine Vorrichtung zum automatischen Schmiermittelwechsel und/oder
zur automatischen Schmiermittelnachfüllung gemäß Anspruch 1, eine schmiermittelführende Vorrichtung
gemäß dem nebengeordneten
Anspruch 9 sowie einem Verfahren zum automatischen Schmiermittelwechsel
und/oder zur automatischen Schmiermittelnachfüllung gemäß dem nebengeordneten Anspruch
10. Vorteilhafte Ausgestaltungen sind Gegenstand der Unteransprüche.
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Eine
erfindungsgemäße Vorrichtung
zum automatischen Schmiermittelwechsel und/oder zur automatischen
Schmiermittelnachfüllung
dient zum Einsatz bei schmiermittelführenden Vorrichtungen. Derartige
schmiermittelführende
Vorrichtungen sind insbesondere Brennstoffantriebe, insbesondere
stationäre
Brennstoffantriebe wie Blockheizkraftwerke, die über einen langen Zeitraum hinweg
ohne Wartung laufen sollen.
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Derartige
Schmiermittel sind üblicherweise flüssige Schmiermittel,
beispielsweise Schmieröle, wie
sie bei Brennstoffantrieben üblich
sind.
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Die
Vorrichtung weist ein Frischmittel-Reservoir auf, das an einen Betriebsschmiermittel-Kreislauf
der schmiermittelführenden
Vorrichtung ausgebildet ist. Weiterhin ist ein Altschmiermittel-Reservoir bzw.
Gebrauchtschmiermittel-Reservoir vorgesehen, das ebenfalls zum Anschluss
an den Betriebsschmiermittel-Kreislauf der schmiermittelführenden Vorrichtung
ausgebildet ist.
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Der
Betriebsschmiermittel-Kreislauf der schmiermittelführenden
Vorrichtung kann ein Schmiermittel-Reservoir aufweisen.
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Zur
Verbindung des Frischschmiermittel-Reservoirs mit dem Betriebsschmiermittel-Kreislauf ist ein
Zulauf vorgesehen, zur Verbindung des Altschmiermittel-Reservoirs mit dem
Betriebsschmiermittel-Kreislauf ein Ablauf. Zulauf und Ablauf können als
Verbindungsschläuche
oder sonstige Zuleitungen ausgebildet sein.
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Zur
Absperrung von Zulauf und Ablauf sind jeweils Absperrmittel vorgesehen,
mit denen ein Zulauf frischen Schmiermittels und ein Ablauf von
Betriebsschmiermittel verhindert werden kann.
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Des
Weiteren sind Steuerungsmittel zur Steuerung der Absperrmittel vorgesehen.
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Mit
Hilfe der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist
somit ein automatischer Schmiermittelwechsel auf besonders einfache
Weise möglich,
in dem abhängig von
bestimmten Parametern Schmiermittel nachfüllbar oder austauschbar ist.
Der Benutzer der schmiermittelführenden
Vorrichtung muss dann lediglich Schmiermittel nachfüllen und
gebrauchtes Schmiermittel aus dem Altschmiermittel-Reservoir entfernen, solange
keine anderen Wartungsarbeiten an der schmiermittelführenden
Vorrichtung anfallen. Auf diese Weise kann der Betrieb einer schmiermittelführenden
Vorrichtung ohne Eingriff seitens des Benutzers lange Zeit durchgeführt werden.
Insbesondere bei stationären
Brennstoffantrieben, wie Blockheizkraftwerken oder dergleichen,
kann auf diese Weise ein Betrieb über viele Monate hinweg ohne
Wartung ermöglicht
werden, sodass die Akzeptanz derartiger Blockheizkraftwerke auch
im privaten Bereich steigt. Des Weiteren kann mit Hilfe der Vorrichtung
verhindert werden, dass der Schmiermittelstand innerhalb der Vorrichtung
unter eine Mindestmenge absinkt und die schmiermittelführende Vorrichtung
Schaden nimmt.
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Die
Vorrichtung ist insbesondere bei bereits bestehenden schmiermittelführenden
Vorrichtungen nachrüstbar
und kann zur Aufwertung der Funktionalität bereits bestehender Vorrichtungen
beitragen.
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Gemäß einer
ersten Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass die Absperrmittel
automatisch betätigbare
Ventile sind. Derartige Ventile haben sich als besonders zuverlässig erwiesen
und ermöglichen
die Reduktion der erforderlichen Bauteile zur Bereitstellung der
Vorrichtung, da keine weiteren Mittel zur Betätigung der Ventile erforderlich
sind.
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Als
besonders geeignet haben sich Magnetventile erwiesen, die sich mit
elektrischen Steuerbefehlen steuern lassen.
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Die
Schmiermittelprüfvorrichtung
ist bevorzugt als Schmiermittelstand-Sensor und/oder als Schmiermittel-Qualitätsprüfvorrichtung
ausgebildet. Mit Hilfe eines Schmiermittelstand-Sensors lässt sich der
Schmiermittelstand der schmiermittelführenden Vorrichtung besonders
leicht ermitteln. Der Schmiermittelstand-Sensor ist bei Vorhandensein
eines Betriebsschmiermittel-Reservoirs
bei der schmiermittelführenden
Vorrichtung bevorzugt zur Anbringung an dem entsprechenden Betriebsschmiermittel-Reservoir
ausgebildet. Eine bevorzugte Ausgestaltung des Schmiermittelstand-Sensors
ist ein Schwimmer, der sich als besonders zuverlässig und genau erwiesen hat,
insbesondere bei stationären
Vorrichtungen.
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Wenn
die Schmiermittel-Prüfvorrichtung
als Schmiermittel-Qualitätsprüfvorrichtung
ausgebildet ist, beispielsweise eine Vorrichtung, die chemische Zusammensetzung,
Leitwert und/oder Trübung
des Betriebsschmiermittels analysiert, kann darüber hinaus ein Schmiermittelwechsel
dann vorgenommen werden, wenn die Schmiermittelqualität einen
Mindeststandard unterschreitet. Somit kann ein Schmiermittelwechsel
immer zur optimalen Zeit vorgenommen werden.
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Die
Schmiermittelprüfvorrichtung
ist bevorzugt zur Anordnung in einem Bypass ausgebildet, der z.
B. von einem Betriebsschmiermittel-Reservoir der schmiermittelführenden
Vorrichtung abzweigt. Ein derartiger Bypass lässt sich gut nachrüsten und
erlaubt darüber
hinaus einen unkomplizierten Zugang zum Betriebsschmittel der schmiermittelführenden Vorrichtung.
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Bevorzugt
ist die Steuerung zur Erfassung der Betriebszeit der schmiermittelführenden
Vorrichtung ausgebildet. Bei der Betriebszeit kann differenziert
werden zwischen der absoluten Betriebszeit der Vorrichtung und der
Betriebszeit seit bestimmten Ereignissen, zum Beispiel der letzten
Schmiermittelnachfüllung
und/oder seit dem letzten Schmiermittelwechsel. Auf diese Weise
kann ein Schmiermittelwechsel abhängig von der Verweilzeit des
Schmiermittels in dem Betriebsschmiermittel-Kreislauf vorgenommen
werden. Darüber
hinaus kann Schmiermittelverlust festgestellt werden, wenn ein Nachfüllen von
Schmiermitteln zu häufig
erforderlich ist.
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Eine
weitere bevorzugte Ausgestaltung der Vorrichtung sieht vor, dass
das Frischschmiermittel-Reservoir ein größeres Schmiermittelvolumen fasst
als das Altschmiermittel-Reservoir. Auf diese Weise lässt sich
erreichen, dass bei einem Schmiermittelwechsel zuerst das Altschmiermittel-Reservoir gefüllt ist,
bevor das Frischschmiermittel-Reservoir leer wird. Somit wird verhindert,
dass bei einem notwendigen Schmiermittelwechsel kein frisches Schmiermittel
mehr vorhanden ist und die schmiermittelführende Vorrichtung bis zur
Nachfüllung
von Schmiermittel ausfällt.
Insbesondere bei Blockheizkraftwerken wird somit verhindert, dass
zum Beispiel im Winter die Vorrichtung zu einem besonders ungünstigen
Zeitpunkt ausfällt
und weder Strom noch Wärme
produziert werden können.
Zumindest ein Betriebszyklus ist dann immer noch möglich, bevor die
Leerung des Altschmiermittel-Reservoirs und das Nachfüllen von
frischem Schmiermittel erforderlich ist.
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Wenn
das Frischschmiermittel-Reservoir zur Anordnung oberhalb des Betriebsschmiermittel-Kreislaufs
und/oder das Altschmiermittel-Reservoir zur Anordnung unterhalb
des Betriebsschmiermittel-Kreislaufs ausgebildet sind, kann auf
Pumpen zur Beförderung
von Schmiermittel verzichtet werden, da die Schmiermittel schwerkraftbedingt
befördert
werden.
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Ein
weiterer Gegenstand der Erfindung betrifft eine schmiermittelführende Vorrichtung,
insbesondere einen Brennstoffantrieb, insbesondere ein Blockheizkraftwerk,
mit einem Betriebsschmiermittel-Kreislauf und einem Betriebsschmiermittel-Reservoir,
das in den Betriebsschmiermittel-Kreislauf eingebunden ist und mit
einer Vorrichtung gemäß der zuvor
beschriebenen Erfindung. Eine derartige schmiermittelführende Vorrichtung
lässt sich
besonders lange ohne die Notwendigkeit zur manuellen Nachfüllung oder
zum manuellen Wechseln von Betriebsschmiermitteln betreiben, was
das Einsatzgebiet und die Akzeptanz einer entsprechenden Vorrichtung
erhöht.
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Ein
dritter unabhängiger
Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist ein Verfahren zum automatischen
Schmiermittelwechsel und/oder zur automatischen Schmiermittelnachfüllung bei
schmiermittelführenden
Vorrichtungen, wie zum Beispiel Brennstoffantriebe, insbesondere
stationäre
Brennstoffantriebe, wie Blockheizkraftwerke. Die schmiermittelführenden
Vorrichtungen weisen ein Frischschmiermittel-Reservoir, ein Betriebsschmiermittel-Reservoir und
ein Altschmiermittel-Reservoir auf, also ein Reservoir für verbrauchtes
Schmiermittel.
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Des
Weiteren ist eine Schmiermittel-Prüfvorrichtung vorgesehen.
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Das
erfindungsgemäße Verfahren
sieht vor, dass der Schmiermittelstand der schmiermittelführenden
Vorrichtung und/oder die Schmiermittelqualität und/oder die Betriebsstunden
der schmiermittelführenden
Vorrichtung seit dem letzten Schmiermittelwechsel und/oder seit
der letzten Schmiermittelnachfüllung
und/oder der Gesamtbetriebsdauer der schmiermittelführenden
Vorrichtung erfasst werden.
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Für den Fall,
dass ein zu geringer Schmiermittelstand in dem Betriebsschmiermittel-Kreislauf festgestellt
wird, wird erfindungsgemäß automatisch Schmiermittel
aus dem Frischschmiermittel-Reservoir in das Betriebsschmiermittel-Reservoir
gebracht. Das Gleiche gilt für
den Fall, dass eine zu schlechte Schmiermittelqualität festgestellt
wird oder eine bestimmte Betriebsstundenanzahl bezogen auf eine der
drei voran erläuterten
Zeiträume
festgestellt wird.
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Das
erfindungsgemäße Verfahren
erlaubt die automatische Nachfüllung
und den automatischen Wechsel von Schmierstoff in schmierstoffführenden
Vorrichtungen, bei denen der Schmierstoffstand einen bestimmten
Pegel haben muss und bei denen ein regelmäßiger Schmierstoffwechsel abhängig von
vorgegebenen Kriterien erforderlich ist.
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Gemäß einer
Weiterbildung des Verfahrens wird zum Schmiermittelwechsel vor der
Beförderung von
Schmiermittel aus dem Frischschmiermittel-Reservoir in das Betriebsschmiermittel-Reservoir
gebrauchtes Schmiermittel aus dem Betriebsschmiermittel-Kreislauf
in das Altschmiermittel-Reservoir gebracht. Auf diese Weise wird
ein weitgehender Austausch von gebrauchtem Schmiermittel erreicht.
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Um
verbrauchtes Schmiermittel möglichst weitgehend
zu entfernen, ist nach einer Weiterbildung der Erfindung vorgesehen,
dass das gebrauchte Schmiermittel im Schmiermittel-Kreislauf zunächst auf
eine Temperatur nahe der Betriebstemperatur erwärmt wird. Dadurch lässt sich
eine geringere Viskosität
des gebrauchten Schmiermittels erreichen, sodass dieses besser abfließen kann.
Zum Erwärmen kann
vorgesehen sein, dass die schmiermittelführende Vorrichtung in Betrieb
genommen wird, sofern diese dabei Abwärme produziert.
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Weiterhin
wird bevorzugt, während
des Ablassens des gebrauchten Schmiermittels und/oder während des
Nachfüllens
frischen Schmiermittels der Schmiermittelstand in der schmiermittelführenden Vorrichtung
zu überwachen.
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Hiermit
lässt sich
zweierlei erreichen. Zum einen lässt
sich bei der Überwachung
des Schmiermittelstandes während
des Nachfüllens
eine automatische Dosierung nachzufüllenden Schmiermittels erreichen.
Dadurch werden Dosiervorrichtungen zur Dosierung nachzufüllenden
Schmiermittels überflüssig.
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Zum
anderen lässt
sich durch eine Überwachung
des Schmiermittelstandes beim Ablassen von Schmiermittel in das
Altschmiermittel-Reservoir erstens das Fortschreiten des Ablassens überwachen und
zweitens ein volles Altschmiermittel-Reservoir feststellen. Wenn das Altschmiermittel-Reservoir
voll ist, sinkt der Schmiermittelstand in der schmiermittelführenden
Vorrichtung nicht mehr weiter ab. Insbesondere bei einer bereits
beschriebenen Weiterbildung der Vorrichtung mit größerem Frischschmiermittel-Reservoir
als Altschmiermittel-Reservoir kann in diesem Falle noch frisches
Schmiermittel aufgefüllt werden
und die schmiermittelführende
Vorrichtung noch einen weiteren Betriebszyklus betrieben werden.
Wenn gemäß der zuvor
beschriebenen Weiterbildung vorgesehen ist, dass der Schmiermittelstand beim
Ablassen überwacht
wird, so wird gemäß einer Weiterbildung
der Erfindung eine Meldung abgegeben, sobald ein volles Altschmiermittel-Reservoir festgestellt
wird. Auf diese Weise kann dem Benutzer der schmiermittelführenden
Vorrichtung angezeigt werden, wann das Altschmiermittel-Reservoir
ausgetauscht werden muss.
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Frischschmiermittel-Reservoir
und/oder Altschmiermittel-Reservoir können als komplett austauschbare
Module ausgestaltet sein. Andernfalls kann das Altschmiermittel-Reservoir über einen
Entleerventil geleert werden.
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Bevorzugt
wird der Schmiermittelstand und/oder die Schmiermittelqualität nach dem
Abschalten der schmiermittelführenden
Vorrichtung, also zum Beispiel nach dem Abschalten des Brennstoffantriebs,
vorgenommen. Schmiermittelführende Vorrichtungen
weisen in aller Regel ein Betriebsschmiermittel-Reservoir auf, in
welchem sich das Betriebsschmiermittel nach dem Abschalten der Maschine
meist sammelt. Durch das Messen nach Abschalten der Maschine kann
eine sehr präzise
Aussage über
den Schmiermittelstand und/oder über
die Schmiermittelqualität
getroffen werden.
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Weiterhin
ist mit Vorzug vorgesehen, dass die Zuführung frischen Schmiermittels
in Dosagen erfolgt, die zwischen 0,5 und 2% des gesamten Betriebsschmiermittel-Volumens liegen.
Auf diese Weise kann eine sehr genaue Zudosierung von Betriebsschmiermittel
erreicht werden. Die Dosage kann über ein zeitgesteuertes Öffnen des
Zulaufs zwischen Frischschmiermittel-Reservoir und Betriebsschmiermittel-Kreislauf
erfolgen. Die dafür
nötigen Öffnungszeiten
lassen sich leicht ermitteln. Bevorzugt wird nach jedem Zuführen von
frischem Schmiermittel aus dem Frischschmiermittel-Reservoir eine
Schmiermittelstands-Messung
vorgenommen. Zwischen Zuführung
von frischem Schmiermittel und Schmiermittelstands-Messung kann
bevorzugt weiterhin eine Wartezeit vorgesehen werden, die ausreichend
lange ist, um einen Großteil
des frischen Schmiermittels in das Betriebsschmiermittel-Reservoir
gelangen zu lassen.
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Weiterhin
bevorzugt unterscheiden sich die Zuführmengen von frischem Schmiermittel
abhängig von
der durchzuführenden
Tätigkeit.
Beim Schmiermittelwechsel können
die Zuführmengen
zunächst wesentlich
größer gewählt werden,
und wenn sich der Füllstand
einem normalen Füllstand
annähert, kleinere
Dosagen. Bei dem Nachfüllen
von frischem Schmiermittel sind kleinere Dosagen zu bevorzugen.
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Weitere
Ziele, Merkmale sowie vorteilhafte Anwendungsmöglichkeiten der Erfindung ergeben sich
aus der nachfolgenden Beschreibung eines Ausführungsbeispiels anhand der
Zeichnungen. Dabei bilden sämtliche
beschriebenen und/oder bildlich dargestellten Merkmale in ihrer
sinnvollen Kombination den Gegenstand der vorliegenden Erfindung, auch
unabhängig
von den Patentansprüchen
und deren Rückbezügen.
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Kurzbeschreibung der Figuren
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Es
zeigen schematisch:
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1 eine
Seitenansicht eines erfindungsgemäßen Blockheizkraftwerks;
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2 eine
schematische Darstellung einer automatischen Ölwechselvorrichtung für ein Blockheizkraftwerk
sowie
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3 ein
Flussdiagramm zur Steuerung des automatischen Ölwechsels.
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Ausführungsbeispiel
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1 zeigt
ein erfindungsgemäßes Blockheizkraftwerk 2 in
einer offenen Seitenansicht.
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Das
Blockheizkraftwerk 2 weist ein Gehäuse 4 mit einer vorderen
Tür 6 und
einem Bedienpanel 8 auf. Im Inneren des Gehäuses 4 ist
ein Verbrennungsmotor 10 vorgesehen, der zur Leistungserzeugung
dient. Der Verbrennungsmotor 10 ist im vorliegenden Ausführungsbeispiel
als Dieselmotor ausgebildet, könnte
jedoch auch ein anderes Motorenkonzept verwirklichen, insbesondere
ein Benzin-, Gas- oder Stirling-Motor.
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Auf
einer Abtriebswelle des Motors 10 ist ein Generator 12 angeordnet,
z. B. aufgeflanscht, der primär
zur Erzeugung von Strom aus der durch den Motor 10 abgegebenen
kinetischen Energie dient, welche über verschiedene, in den 2 und 3 erläuterte Bestandteile
des Blockheizkraftwerks 2 in Netzstrom hoher Güte umgewandelt
wird.
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Der
Generator 12 dient weiterhin zum Anlassen des Motors 10 bei
der Inbetriebnahme desselben. Dazu wird der Generator 12 vermittels
einer in 2 erläuterten Steuerelektronik durch
Netzstrom motorisch betrieben, solange, bis über die Steuerelektronik festgestellt
wird, dass der Motor 10 läuft.
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Die
Steuerung setzt sich zusammen aus einem Leistungsteil 14 sowie
in einem Steuerungsgehäuse 16 angeordneten
Elektronikbauteilen.
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Das
Blockheizkraftwerk 2 umfasst weiterhin eine Vorrichtung
zum automatischen Ölwechsel.
Diese Vorrichtung umfasst einen Frischöltank 20 sowie einen
Altöltank 22.
Der Frischöltank 20 ist
oberhalb des Motors 10 angeordnet, der Altöltank 22 unterhalb des
Motors. Frischöltank 20 und
Altöltank 22 sind
beide an einen Ölkreislauf
des Motors 10 angeschlossen. Der Frischöltank 20 versorgt
den Motor 10 über eine
nicht dargestellte Leitung und ein nicht dargestelltes Ventil mit
Frischöl,
wohingegen Altöl
des Motors 10 aus einer Ölwanne 24 mittels
einer Leitung 26 und einem Magnetventil 28 in
den Altöltank 22 abgelassen
werden kann.
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In
einem Bypass, der an der Ölwanne 24 angebracht
ist, ist ein Füllstandsmesser 30 angeordnet. Der
Füllstandsmesser 30 arbeitet
mit einem Schwimmer.
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Über die
Erfassung der Betriebszeit des Motors 10 des Blockheizkraftwerks 2 sowie über eine Rückmeldung
des Füllstandsmessers 30 ist
es möglich,
verbrauchtes Öl
des Ölkreislaufs
des Motors 10 zu ersetzen oder komplett auszutauschen.
Sofern Öl fehlt,
was durch den Füllstandsmesser 30 nach
dem Abschalten des Motors 10 erfassbar ist, kann aus dem
Frischöltank 20 frisches Öl nachgefüllt werden, bis
eine Soll-Höhe
des Füllstands
erreicht ist.
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Nach
einer bestimmten Betriebsdauer, zum Beispiel 500 h, sollte ein Ölwechsel
vorgenommen werden, da in dieser Zeit das Öl in seiner Qualität nachlässt. Dazu
wird zunächst
der Motor 10 auf Betriebstemperatur gebracht, wodurch die
Viskosität des Öls im Motor
sinkt. Anschließend
wird das Magnetventil 28 geöffnet und das Öl des Motors 10 läuft in den
Altöltank 22 ab.
Gleichzeitig wird der Füllstand mittels
des Füllstandsmessers 30 überwacht,
sodass bei Erreichen des Tiefstandes das Ventil 28 wieder geschlossen
werden kann. Sodann wird das entsprechende Ventil zwischen Frischöltank 20 und
Motor 10 geöffnet,
sodass frisches Öl
von dem Frischöltank
in den Motor läuft.
Die Füllstandshöhe wird
ebenfalls durch den Füllstandsmesser 30 festgestellt
und bei Erreichen des gewünschten
Füllstandes
das Ventil zwischen Frischöltank 20 und
Motor 10 geschlossen.
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Die
Zuführung
von Frischöl
findet bevorzugt gepulst statt, also mit kurzen Öffnungsintervallen des Ventils
sowie dazwischenliegenden Messpausen. Dies trägt der Tatsache Rechnung, dass
das Öl
von oben üblicherweise
im Bereich einer Nockenwelle in den Motor eingelassen wird und eine
bestimmte Zeit benötigt,
bis es in die Ölwanne 24 gelangt
ist, wo die Füllstandsmessung
durchgeführt
wird.
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Das
Blockheizkraftwerk 2 erzeugt einerseits über den
Generator 12 Strom und andererseits Wärme, wobei die Wärme vorwiegend
durch die Motorabwärme
anfällt.
Zur Abführung
der Wärme
ist der Kühlkreislauf
des Motors 10 an einen Wärmetauscher 32 angeschlossen, über den
die Motorwärme
an ein Warmwassersystem des zu beheizenden Objektes, beispielsweise
des Hauses, abgegeben wird.
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Die
Verteilung von Strom und Wärme
wird über
eine gezielte Regelung des Generators 12 verwirklicht,
der den Motor 10 mit einem Drehmoment belastet. Auf diese
Weise wird bei gleichbleibender Generatordrehzahl mehr Leistung
im Motor benötigt und
mehr Leistung als Abwärme über den
Wärmetauscher 32 abgeführt.
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Der
Frischöltank 20 fasst
ein größeres Volumen
als der Altöltank 22,
wodurch erreicht wird, dass zuerst der Altöltank 22 komplett
gefüllt
ist. Auf diese Weise kann verhindert werden, dass beim Durchführen eines Ölwechsels
das Frischöl
ausgeht und das Blockheizkraftwerk 2 bis zum Nachfüllen von
Frischöl ausfällt.
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2 zeigt
ein Blockschaltbild einer automatischen Ölwechselvorrichtung für ein Blockheizkraftwerk 2.
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Das
Frischöl-Reservoir 20 ist über ein
als Magnetventil 52 ausgebildetes Öleinlassventil und eine Leitung 54 mit
dem Motor 10 des Blockheizkraftwerks 2 verbunden.
In einem Bypass 56 ist der Füllstandsmesser 30 angeordnet,
der mittels eines Schwimmers 58 die Füllstandshöhe des Öls im Motor 10 misst.
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Das
Altöl-Reservoir 22 ist
mittels der Leitung 26 an den Ölkreislauf des Motors 10 angeschlossen, wobei
mittels des Magnetventils 28 die Leitung 26 versperrbar
ist.
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3 zeigt
ein Ablaufdiagramm der erfindungsgemäßen Ölwechselvorrichtung.
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Mittels
eines Betriebsstundenzählers
wird in einem ersten Schritt 102 eine Betriebsstundenerfassung
des Blockheizkraftwerks vorgenommen. Liegt die Anzahl der Betriebsstunden
unter 500 h, so wird eine Ölstandsmessung 104 eingeleitet.
Zunächst wird überprüft, ob das
Blockheizkraftwerk sich im Betrieb befindet, oder ob dieses steht.
Erst bei stehendem Blockheizkraftwerk 2 kann eine Messung vorgenommen
werden. Nach dem Stillstand muss eine gewisse Zeit zugewartet werden,
in der das Öl
in die Ölwanne 22 zurückläuft (Schritt 108).
Danach wird eine Ölstandsmessung 110 vorgenommen.
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Wenn
ein gewisser Ölstand
unterschritten wird, wird gemäß Schritt 112 Öl eingelassen,
bis der Ölstand
ausreichend hoch ist (Schritt 114).
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Nach
Erreichen eines Ölstandsmaximums wird
im Schritt 116 das Öleinlassventil
geschlossen und das Blockheizkraftwerk 2 ist wieder betriebsbereit.
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Wenn
im Schritt 102 festgestellt wird, dass mehr als 500 Betriebsstunden
abgelaufen sind, wird eine Ölwechselprozedur 122 in
Gang gesetzt. Auch hierzu muss das Blockheizkraftwerk 2 stehen,
was im Schritt 124 überprüft wird.
Nach dem Stillstand wird im Schritt 126 eine vorgegebene
Zeit zugewartet, bis sich das Öl
in der Ölwanne
gesammelt hat.
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Danach
wird im Schritt 128 das Ölauslassventil geöffnet und
im Schritt 130 überwacht,
ob der Ölstand
auf ein Minimum abgesunken ist oder nicht.
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Im
Schritt 132 wird überwacht,
ob der Ölstand
innerhalb einer vorgegebenen Zeit ein Minimum erreicht oder nicht.
Wenn nach Ablauf dieser Zeit ein Minimum nicht erreicht wird, deutet
dies darauf hin, dass der Altöltank 22 voll
ist und im Schritt 134 wird eine Wartungs- bzw. Warnmeldung
abgegeben.
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Mit
der Warnmeldung 134 wird das Ölauslassventil im Schritt 136 geschlossen
und gemäß der nachfolgend
erläuterten
Schritte 138 bis 142 frisches Öl nachgefüllt. Auf diese Weise kann die
Vorrichtung trotz vollen Altöltanks
für einen
weiteren Betriebszyklus betrieben werden.
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Wird
in dieser Zeit hingegen das Öl
ausreichend aus der Ölwanne
entfernt, wird nach Erreichen eines Ölstandsminimums in Schritt 136 das Ölauslassventil
geschlossen.
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Anschließend wird
in Schritt 138 das Öleinlassventil 52 zwischen
Frischöltank
und Motor geöffnet
und frisches Öl
so lange nachgefüllt,
bis im Schritt 140 ein vorgegebener maximaler Ölstand erreicht
ist, woraufhin im Schritt 142 das Öleinlassventil 52 geschlossen
wird und das Blockheizkraftwerk wieder betriebsbereit ist.